JPH10153373A - 冷却および加熱装置 - Google Patents

冷却および加熱装置

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JPH10153373A
JPH10153373A JP8311946A JP31194696A JPH10153373A JP H10153373 A JPH10153373 A JP H10153373A JP 8311946 A JP8311946 A JP 8311946A JP 31194696 A JP31194696 A JP 31194696A JP H10153373 A JPH10153373 A JP H10153373A
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JP
Japan
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heat
cold storage
cooling
thermoelectric element
storage material
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JP8311946A
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English (en)
Inventor
明 ▲吉▼越
Akira Yoshikoshi
Noriaki Matsumura
憲明 松村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/24Storage receiver heat
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、大容量を有する保冷・保温物の長時
間の保冷または保温を可能とし、しかも、経済的に有利
にできる冷却および加熱装置を提供する。 【解決手段】蓄冷槽11内部に充填した蓄冷材13を熱
電素子15の通電により凝固させておき、この凝固によ
り蓄冷材13に蓄熱した熱量を利用して冷却装置本体1
9内部を冷却器20により連続して冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電素子を利用し
た冷却および加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、冷却装置や加熱装置には、熱電素
子を利用したものが多く用いられるようになっている。
ここで、熱電素子は、P型素子とN型素子の2種類の熱
電半導体を金属電極で接合してπ型直列回路を形成し、
この回路のN型素子からP型素子の方向に電流を流すこ
とで、ペルチエ効果によりπ型の上部で吸熱、下部で発
熱を生じるようにしたものである。
【0003】しかして、従来、このような熱電素子を利
用した冷却装置として、例えば実開昭58−11688
号公報に示すようなものがある。図5は、このような冷
却装置として、例えば、電子冷蔵庫の一例を示すもの
で、冷却槽1底部に設けた蓄冷材2を収容した熱伝導ブ
ロック3とヒートシンク4との間に熱電素子5を熱伝導
的に挟持し、ヒートシンク4を冷却ファン6により強制
冷却するようにしている。つまり、かかる実開昭58−
11688号公報には、熱電素子5の熱伝導ブロック3
内部に蓄冷材2を収容することにより、装置の運転を停
止したときも、放熱用のヒートシンク4からの侵入熱を
防止し、冷蔵庫の保冷降下を向上させる技術が開示され
ている。
【0004】また、特開平5−68962号公報には、
断熱壁体により仕切られた保温部と保冷部を有する配膳
車の断熱壁体内部にペルチエ効果素子を装着したものが
開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、実開昭58
−11688号公報のものでは、冷却槽1内部の冷却源
は、熱電素子5に通電している間にのみ冷却される熱伝
導ブロック3で、熱伝導ブロック3に内蔵される蓄冷材
2は、冷却槽1内部が所定温度に達し通電が停止された
時にヒートシンク4から冷却槽1内に逆流する侵入熱を
遮断する機能を有するものなので、熱電素子5の通電が
停止された状態では、冷却槽1内部を積極的に冷却する
ことができない。このため、断熱の強化を実施しても、
熱電素子5の通電している間および電源を切ってから短
時間しか保冷できないため、保冷性能が悪く、小さな熱
容量の保冷物しか保冷できないという問題があった。
【0006】また、最近、経済性の観点から夜間の安価
な電力を有効利用することが考えられているが、特開平
5−68962号公報のものは、蓄冷という考えが存在
しないため、夜間電力を最大限利用して電力を均等化し
た上で、昼間に有効に利用するようなことは考えられ
ず、経済的効果を望むことができなかった。
【0007】一方、熱電素子を利用した加熱装置につい
ても同様な考えから、長時間の保温を始め、大容量の保
温物の保温が困難で、さらに、経済的にも不利になると
いう問題点があった。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、大容量を有する保冷・保温物の長時間の保冷または
保温を可能とし、しかも、経済的に有利にできる冷却お
よび加熱装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
蓄冷材を充填した蓄冷槽と、この蓄冷槽に装着され、前
記蓄冷材を冷却して蓄冷する熱電素子と、前記蓄冷槽内
に設置された熱交換器と被冷却域内に設置された熱交換
器との間に設けられた熱媒体循環系路とからなってい
る。
【0010】請求項2記載の発明は、蓄熱材を充填した
蓄熱槽と、この蓄熱槽に装着され、前記蓄熱材を加熱し
て蓄熱する熱電素子と、前記蓄熱槽内に設置された熱交
換器と被加熱域内に設置された熱交換器との間に設けら
れた熱媒体循環系路とからなっている。
【0011】請求項3記載の発明は、蓄冷・蓄熱材を充
填した蓄冷・蓄熱槽と、この蓄冷・蓄熱槽に装着され、
前記蓄冷・蓄熱材を冷却または加熱して蓄冷・熱する熱
電素子と、この熱電素子による冷却または加熱を切り換
える切り換え手段と、前記蓄冷・蓄熱槽内に設置された
熱交換器と被冷却または被加熱域内に設置された熱交換
器との間に設けられた熱媒体循環系路とからなってい
る。
【0012】この結果、請求項1記載の発明によれば、
安価な夜間電力を利用して熱電素子に通電し、蓄冷槽に
充填した蓄冷材を熱電素子で冷却して蓄冷できるので、
昼間の電力ピーク時に、この蓄冷された冷熱を利用して
被冷却域内に収納された大容量の保冷物を長時間冷却す
ることが可能になる。
【0013】請求項2記載の発明によれば、安価な夜間
電力を利用して熱電素子に通電し、蓄熱槽に充填した蓄
熱材を熱電素子で加熱して蓄熱できるので、昼間の電力
ピーク時に、この蓄熱を利用して大容量の保温物を長時
間保温することが可能になる。請求項3記載の発明によ
れば、冷却装置または加熱装置として選択的に使用する
ことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明が適用される冷却
装置の概略構成を示している。図において、11は金属
容器からなる蓄冷槽で、この蓄冷槽11は、図2に示す
ように外周面を断熱材12で覆うとともに、その内部に
水などの蓄冷材13を充填している。また、この蓄冷槽
11には、直接冷却板14を取り付け、この冷却板14
に熱電素子15を設け、さらに、この熱電素子15に放
熱用のヒートシンク16を設けている。
【0015】この場合、熱電素子15は、上述したよう
に、P型素子とN型素子の2種類の熱電半導体を金属電
極で接合してπ型直列回路を形成し、この回路のN型素
子からP型素子の方向に電流を流すことで、ペルチエ効
果によりπ型の上部で吸熱、下部で発熱を生じるもの
で、ここでは、通電により冷却板14側で吸熱を生じる
ようになっている。
【0016】蓄冷槽11内部には、伝熱管17を配置し
ている。この伝熱管17は、蓄冷槽11内部に蛇行して
配置されるもので、この伝熱管17には、不凍液などの
伝熱媒体18を充填している。
【0017】そして、このような蓄冷槽11には、冷却
装置本体19を接続している。冷却装置本体19は、送
風用ファン21を有する冷却器20を設けていて、この
冷却器20を、伝熱媒体循環用ポンプ22を介して蓄冷
槽11内の伝熱管17に接続している。
【0018】このような構成において、まず、夜間電力
などを利用して熱電素子15を通電する。すると、熱電
素子15は、冷却板14側で吸熱を生じるので、冷却板
14、蓄冷槽11を介して蓄冷材13は冷却されるとと
もに凝固され、潜熱熱量が蓄熱される。
【0019】この蓄冷材13が凝固した後は、熱電素子
15の通電を停止しても、蓄冷材13に蓄熱した熱量が
存在することで、冷却装置本体19の冷却が可能とな
る。この場合、伝熱媒体循環用ポンプ22を起動して、
伝熱管17に充填された伝熱媒体18を循環させると、
冷却装置本体19の冷却器20を通って冷却装置本体1
9内の空気により温められた伝熱媒体18が蓄冷槽11
中の凝固された蓄冷材13中に送られる。すると、蓄冷
材13で熱交換され、蓄冷材13を融解させるととも
に、その融解潜熱により冷却され、再び伝熱管17を通
って冷却装置本体19内部の冷却器20に供給される。
以下、同様なサイクルを繰り返すことにより、冷却装置
本体19は、冷却器20により連続して冷却される。
【0020】従って、このようにすれば、蓄冷槽11内
部に充填した蓄冷材13を熱電素子15の通電により凝
固させておき、この凝固により蓄冷材13に蓄熱した熱
量を利用することで、蓄冷材13の融解時の高いレベル
の潜熱熱量を使用できるようにしたので、冷却装置本体
19は、長時間の保冷が可能になるとともに、大きな熱
容量を有する保冷物の保冷を行うことができる。
【0021】また、蓄冷材13を凝固させるための熱電
素子15の通電に、夜間の安価な電力を使用できるの
で、この夜間電力を最大限利用して電力を均等化した上
で、昼間に有効に利用することが実現でき、経済的に有
利にできるとともに、昼間の電力ピークを緩和できる効
果もある。
【0022】さらに、冷却装置本体19と蓄冷槽11
は、伝熱管17で接続されており、冷却装置本体19と
蓄冷槽11を分離したシステムとし、伝熱管17に充填
された伝熱媒体18をポンプ22で循環させるようにし
ているので、熱電素子15の放熱用のヒートシンク16
からの廃熱の影響を冷却装置本体19が受けることがな
くなり、これに原因する温度上昇を皆無にできるので、
冷却能力を最大限発揮させることができる。 (第2の実施の形態)第1の実施の形態では、本発明を
冷却装置に適用した例を述べたが、この第2の実施の形
態では、加熱装置に適用している。
【0023】図3は、本発明の第2の実施の形態による
加熱装置の概略構成を示している。図において、31は
蓄熱槽で、この蓄熱槽31内部には、水などの蓄熱材3
2を充填している。また、この蓄熱槽31には、熱電素
子33を設けている。この場合、熱電素子33は、その
通電により蓄熱槽31側で発熱を生じるようになってい
る。
【0024】蓄熱槽31内部には、伝熱管34を配置し
ている。この伝熱管34は、蓄熱槽31内部に蛇行して
配置されるもので、この伝熱管34には、伝熱媒体35
を充填している。
【0025】そして、このような蓄熱槽31には、加熱
装置本体36を接続している。加熱装置装置本体36
は、送風用ファン39を有する放熱器37を設けてい
て、この放熱器37を伝熱媒体循環用ポンプ38を介し
て蓄熱槽31内の伝熱管34に接続している。
【0026】このような構成において、まず、夜間電力
などを利用して熱電素子33を通電する。すると、熱電
素子33は、蓄熱槽31側で発熱を生じるので、蓄熱槽
31を介して蓄熱材32は加熱され、潜熱熱量が蓄熱さ
れる。
【0027】この蓄熱材32が加熱された後は、熱電素
子33の通電を停止しても、蓄熱材32に蓄熱した熱量
が存在することで、加熱装置本体36の加熱が可能とな
る。この場合、伝熱媒体循環用ポンプ38を起動して、
伝熱管34に充填された伝熱媒体35を循環させると、
加熱装置本体36の放熱器37を通り、加熱装置本体3
6内の空気により冷やされた伝熱媒体35が蓄熱槽31
中の加熱された蓄熱材32中に送られる。すると、蓄熱
材32で熱交換され、その潜熱熱量により加熱され、再
び伝熱管34を通って加熱装置本体36内部の放熱器3
7に供給される。以下、同様なサイクルを繰り返すこと
により、加熱装置本体36は、放熱器37により連続し
て加熱される。
【0028】従って、このようにしても、蓄熱槽31内
部に充填した蓄熱材32を熱電素子33の通電により加
熱しておき、この加熱により蓄熱材32に蓄熱した熱量
を利用するようにしたので、加熱装置本体36は、長時
間の保温が可能になるとともに、大きな熱容量を有する
保温物の保温を行うことができる。
【0029】また、蓄熱材32を加熱するための熱電素
子33の通電に、夜間の安価な電力を使用できるので、
この夜間電力を最大限利用して電力を均等化した上で、
昼間に有効に利用することが実現でき、経済的に有利に
できるとともに、昼間の電力ピークを緩和できる効果も
ある。 (第3の実施の形態)第1および第2の実施の形態で
は、本発明を冷却装置および加熱装置にそれぞれ適用し
た例を述べたが、この第3の実施の形態では、これら冷
却および加熱装置を同一装置で実現するようにしてい
る。
【0030】図4は、本発明の第3の実施の形態による
冷却・加熱装置の概略構成を示している。図において、
41は蓄冷・熱槽で、この蓄冷・熱槽41内部には、水
などの蓄冷・熱材42を充填している。また、この蓄冷
・熱槽41には、熱電素子43を設けている。
【0031】この場合、熱電素子43には、動作切り換
え手段44を接続していて、この切り換え手段44での
切り換え操作により、電流の流れ方向が切り換えられ、
通電時、蓄冷・熱槽41側で吸熱または発熱を生じるよ
うになっている。
【0032】蓄冷・熱槽41内部には、伝熱管45を配
置している。この伝熱管45は、蓄冷・熱槽41内部に
蛇行して配置されるもので、この伝熱管45には、伝熱
媒体46を充填している。
【0033】そして、このような蓄冷・熱槽41には、
冷却・加熱装置本体47を接続している。冷却・加熱装
置本体47は、送風用ファン50を有する冷却・放熱器
48を設けていて、この冷却・放熱器48を伝熱媒体循
環用ポンプ49を介して蓄冷・熱槽41内の伝熱管45
に接続している。
【0034】従って、このようにすれば、上述し第1お
よび第2の実施の形態と同様な効果を期待でき、さらに
切り換え手段44での切り換え操作のみで、冷却装置ま
たは加熱装置として選択的に使用できるので、広い範囲
での適用を可能にできる。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、蓄
冷または蓄熱槽に蓄えられた熱量を有効に利用すること
により、大容量の保冷・保温物の長時間の保冷または保
温が可能となり、さらに、夜間電力を有効に利用できる
ことで、経済的にも有利にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の概略構成を示す
図。
【図2】第1の実施の形態に用いられる蓄冷槽の概略構
成を示す図。
【図3】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す
図。
【図4】本発明の第3の実施の形態の概略構成を示す
図。
【図5】従来の冷却装置の一例の概略構成を示す図。
【符号の説明】
11…蓄冷槽、 12…断熱材、 13…蓄冷材、 14…冷却板、 15…熱電素子、 16…ヒートシンク、 17…伝熱管、 18…伝熱媒体、 19…冷却装置本体、 20…冷却器、 21…送風用ファン、 22…伝熱媒体循環用ポンプ、 31…蓄熱槽、 32…蓄熱材、 33…熱電素子、 34…伝熱管、 35…伝熱媒体、 36…加熱装置本体、 37…放熱器、 38…伝熱媒体循環用ポンプ、 39…送風用ファン、 41…蓄冷・熱槽、 42…蓄冷・熱材、 43…熱電素子、 44…動作切り換え手段、 45…伝熱管、 46…伝熱媒体、 47…冷却・加熱装置本体、 48…冷却・放熱器、 49…伝熱媒体循環用ポンプ、 磁気…送風用ファン。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄冷材を充填した蓄冷槽と、 この蓄冷槽に装着され、前記蓄冷材を冷却して蓄冷する
    熱電素子と、 前記蓄冷槽内に設置された熱交換器と被冷却域内に設置
    された熱交換器との間に設けられた熱媒体循環系路とか
    らなることを特徴とする冷却装置。
  2. 【請求項2】 蓄熱材を充填した蓄熱槽と、 この蓄熱槽に装着され、前記蓄熱材を加熱して蓄熱する
    熱電素子と、 前記蓄熱槽内に設置された熱交換器と被加熱域内に設置
    された熱交換器との間に設けられた熱媒体循環系路とか
    らなることを特徴とする加熱装置。
  3. 【請求項3】 蓄冷・蓄熱材を充填した蓄冷・蓄熱槽
    と、 この蓄冷・蓄熱槽に装着され、前記蓄冷・蓄熱材を冷却
    または加熱して蓄冷・熱する熱電素子と、 この熱電素子による冷却または加熱を切り換える切り換
    え手段と、 前記蓄冷・蓄熱槽内に設置された熱交換器と被冷却また
    は被加熱域内に設置された熱交換器との間に設けられた
    熱媒体循環系路とからなることを特徴とする冷却・加熱
    装置。
JP8311946A 1996-11-22 1996-11-22 冷却および加熱装置 Withdrawn JPH10153373A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953467B1 (ko) 2008-07-17 2010-04-16 김범수 축열시스템을 이용한 냉난방구조
KR101249915B1 (ko) * 2010-12-29 2013-04-03 동명대학교산학협력단 펠티어 소자와 축냉팩을 적용한 냉각장치
CN112923600A (zh) * 2021-03-11 2021-06-08 郑州大学 一种半导体热电材料制冷平台

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100953467B1 (ko) 2008-07-17 2010-04-16 김범수 축열시스템을 이용한 냉난방구조
KR101249915B1 (ko) * 2010-12-29 2013-04-03 동명대학교산학협력단 펠티어 소자와 축냉팩을 적용한 냉각장치
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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040203